【正文】 理論方面來看 1）基于模型的控制理論和方法總是不可避免“未建模動態(tài)” 和“魯棒性”這對矛盾問題 2）數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性決定了控制器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，高階的 復(fù)雜的非線性系統(tǒng)模型勢必導(dǎo)致高階復(fù)雜的非線性控 制器，控制器的簡化和降階問題、魯棒性問題稱為不 可逾越的設(shè)計(jì)問題 3）理論和實(shí)際之間距離越來越大，制約了控制理論的健 康發(fā)展 從應(yīng)用角度來看 基于模型控制理論和方法在解決實(shí)際問題時(shí)已顯得蒼白無力、力不從心。 :12:1609:12Mar2327Mar23 1故人江海別，幾度隔山川。 2023年 3月 上午 9時(shí) 12分 :12March 27, 2023 1行動出成果，工作出財(cái)富。 09:12:1609:12:1609:123/27/2023 9:12:16 AM 1成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。 2023年 3月 27日星期一 上午 9時(shí) 12分 16秒 09:12: 1楚塞三湘接，荊門九派通。 , March 27, 2023 閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。 2023年 3月 27日星期一 9時(shí) 12分 16秒 09:12:1627 March 2023 1一個人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。 2023年 3月 27日星期一 上午 9時(shí) 12分 16秒 09:12: 1最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。 :12:1609:12Mar2327Mar23 1越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。 2023年 3月 27日星期一 9時(shí) 12分 16秒 09:12:1627 March 2023 1空山新雨后，天氣晚來秋。 09:12:1609:12:1609:12Monday, March 27, 2023 1不知香積寺，數(shù)里入云峰。 上午 9時(shí) 12分 16秒 上午 9時(shí) 12分 09:12: 沒有失敗，只有暫時(shí)停止成功！。 :12:1609:12:16March 27, 2023 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。 , March 27, 2023 雨中黃葉樹，燈下白頭人。 基于假設(shè) ：故障是反映在物理系統(tǒng)參數(shù)中的，如磨擦，質(zhì)量，膠粘性、抵抗性、感應(yīng)系數(shù)、容量等。為可靠分離故障， 故障表征方向間的夾角應(yīng)“盡可能地大”，也即， ()Tijv v v j?應(yīng)“盡可能小” Hunan University of Technology Parity Space Approach ()ran k C m n??直接冗余 /硬件冗余關(guān)系不存在 為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的故障分離， vi應(yīng)滿足 m in{ } 。 iv Hunan University of Technology Parity Space Approach 故障檢測決策函數(shù)（ fault detection decision function） ( ) ( ) ( )TD F D k r k r k?故障分離決策函數(shù)（ fault isolation decision function） ( ) ( ) 。如當(dāng)傳感器被“固定在零值上”時(shí)，測量向量 y(t)=0，故障向量 ( ) ( )sRf t y t??y ( t )f ( t )傳感器故障y( t )傳感器測量輸出輸出sR 傳感器有故障時(shí)系統(tǒng)動態(tài)圖 ( ) ( ) ( )Rsy t y t f t?? Hunan University of Technology Modeling of Fault 當(dāng)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí) 事實(shí)上，系統(tǒng)的實(shí)際執(zhí)行通常也是不能直接獲得的。它們能引起系統(tǒng)輸出的變化，這些變化同時(shí)也受已知輸入的影響 Hunan University of Technology Fault Classification Basic Tasks of Fault Diagnosis 故障診斷是一門綜合性技術(shù)，其研究涉及到多門學(xué)科，如控制理論 （經(jīng)典、現(xiàn)代、魯棒、自適應(yīng)）、可靠性理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模糊集理論、信息處理、模式識別人工智能等學(xué)科理論 Hunan University of Technology 2. Some Problems of FD Technique Basic Tasks of Fault Diagnosis ? 故障建模（ fault modeling） ? 故障檢測（ fault detection） ? 故障分離（ fault isolation） 故障識別（ identification） 故障診斷（ diagnosis） Hunan University of Technology 故障檢測與分離（識別）－－ FDI 故障檢測與診斷－－ FDD 故障的評價(jià)與決策－－ FED, Fault Evaluation and Decision The basic tasks of the supervision system Equi pm ent sand Proce ssSensorSensorSensor信號處理FaultDiagnosisEva lua ti onandDec isionSignalProce ss ingOutputSignal Acquisi ti on Basic Tasks of Fault Diagnosis Hunan University of Technology ◆ 檢測性能指標(biāo)（ Detection Performance Index） ﹡ 早期檢測的靈敏度 ﹡ 故障檢測的及時(shí)性 ﹡ 故障的誤報(bào)率和漏報(bào)率 ◆ 診斷性能指標(biāo)（ Diagnosis Performance Index） ﹡ 故障分離能力 ﹡ 故障辨識的準(zhǔn)確性 ◆ 綜合性能指標(biāo)（ Comprehensive Performance Index） ﹡ 魯棒性 ﹡ 自適應(yīng)能力 ﹡ 安全性 ﹡ 可靠性 Performance Indices Hunan University of Technology 2. Some Problems of FD Technique 2. Some Problems of FD Technique Hunan University of Technology Classification of Fault Diagnosis Methods 診斷方法的研究在于：尋找征兆與故障之間的有效對應(yīng)關(guān)系 最簡單的故障檢測方法就是所謂界限判別法 也即判別兩類過程狀態(tài) (正常和異常狀態(tài) ) 如使用一個傳感器信號 x，可按如下條件描述： 如果 x＜ Hth，那么狀態(tài)正常，否則狀態(tài)異常 Classification of Fault Diagnosis Methods Hunan University of Technology 國際故障診斷權(quán)威，德國的 故障診斷方法可以分為 ※ 基于模型的方法 (modelbased) ※ 基于知識的方法 (knowledgebased) ※ 基于信號處理的方法 (Signalprocessingbased) 基于知識 的方法 基于解析 模型的方法 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法 故 障 診 斷 方 法 基于癥狀 的方法 基于定性 模型的方法 專家系統(tǒng)方法 模式識別方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 模糊推理模式 模式識別方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 模糊推理模式 最小二乘法 濾波器方法 參數(shù)估計(jì)方法 基于觀測器方法 等價(jià)空間方法 信號處理方法 機(jī)器學(xué)習(xí) 信息融合 /粗糙集 譜分析 小波變換 主元分析法 Fisher判別分析法 偏最小二乘方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 有向圖 故障樹 支持向量機(jī) 多元統(tǒng)計(jì)分析 相關(guān)分析 /子空間法 The General Procedure of Modelbased FD Modeling of Faults Observerbased Approach Parity Space Approach Parameter Estimation Approach Hunan University of Technology 3 Basic Principles Modelbased Fault Diagnosis 故障診斷技術(shù)的回顧與展望 基本思想 校驗(yàn)由相同的過程輸入信號驅(qū)動的過程解析模型的輸出與實(shí)際系統(tǒng)的測量輸出之間的一致或不一致性 The General Procedure of Modelbased FD Hunan University of Technology 3 Basic Principles Modelbased Fault Diagnosis 過 程過程名義模型 殘差處理 決策邏輯 故障的知識過程輸入 過程輸出殘 差 生 成 殘 差 評 價(jià)殘 差故障診斷Hunan University of Technology The General Procedure of Modelbased FD Schematic description of the modelbased fault diagnosis scheme 通常所采用的過程解析模型有兩種不同的策略 ◆ 模擬名義的或無故障的特性模型 (Nominal model/ Faultfree model) ◆ 對于某個特定的預(yù)知故障建立其故障特性模型 (Faulty model) Hunan University of Technolog